保定地區(qū)新近沉積土的類型及工程特性

曹江濤

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定071051）

新近沉積土是指第四紀(jì)全新世（Q4）中晚期以來(lái)形成的土層，具有沉積時(shí)間短、欠固結(jié)、壓縮性高、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，欠壓密狀態(tài)，強(qiáng)度相對(duì)較低的物理力學(xué)性質(zhì)，工程地質(zhì)性能差，與一般第四紀(jì)正常堆積土的工程性質(zhì)有明顯差異。近年來(lái)，針對(duì)新近沉積土的研究主要集中于形成環(huán)境、物理力學(xué)指標(biāo)的試驗(yàn)分析、地基承載力等工程地質(zhì)特性方面的研究[1－3]。但是，對(duì)新近沉積土的研究，多是對(duì)某一地區(qū)的局部工程或單一工程的新近沉積土進(jìn)行研究，而沒(méi)有對(duì)該地區(qū)的新近沉積土按類型或成因等進(jìn)行綜合分析研究。因此，有必要針對(duì)某一地區(qū)的新近沉積土進(jìn)行分門(mén)別類的識(shí)別及物理力學(xué)性能的配套，進(jìn)而更有效地為該地區(qū)的工程建設(shè)服務(wù)。

本文針對(duì)保定地區(qū)新近沉積土形成環(huán)境多樣性導(dǎo)致其野外宏觀識(shí)別特征與室內(nèi)物理力學(xué)性能指標(biāo)的差異進(jìn)行了分析、比較，以期增加對(duì)該地區(qū)不同類型新近沉積土的野外宏觀識(shí)別特征及其工程地質(zhì)特性的了解，為在實(shí)際勘察工作中采取相應(yīng)的勘察手段、測(cè)試項(xiàng)目和工程處理措施，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 保定地區(qū)新近沉積土的類型

保定地區(qū)的新近沉積土形成時(shí)間短（幾百年～幾千年），其類型主要由現(xiàn)今的地貌形態(tài)決定。

1.1 地貌特征

保定地區(qū)位于河北省中西部，太行山北部東麓，冀中平原西部，周邊與張家口市、北京市、廊坊市、滄州市、衡水市、石家莊市、山西省等省市相接，地處北京市、天津市、石家莊市的三角地帶。保定地區(qū)整個(gè)地勢(shì)由西北向東南傾斜，地貌分為山區(qū)、平原和洼淀三大類[4－6]，地貌分區(qū)如圖1所示。由于地貌單元不同導(dǎo)致沉積環(huán)境差異，進(jìn)而導(dǎo)致保定地區(qū)分布有不同類型、不同成因、不同地質(zhì)特征的新近沉積土。

圖1 保定地區(qū)地貌特征示意圖

（1）山區(qū)地貌特征

保定地區(qū)的山區(qū)地貌按高程劃分為中山區(qū)（海拔高程1 000m以上）、低山區(qū)（500m～1 000m）及丘陵區(qū)（100m～500m）三類[7－8]。

中山區(qū)主要位于保定地區(qū)西部，北起淶水縣宋各莊、經(jīng)易縣紫荊關(guān)、淶源縣走馬驛，南至阜平縣岔河一線北西的區(qū)域，包括淶源縣全部，淶水縣、易縣、阜平縣的西部深山區(qū)；中山區(qū)山體切割強(qiáng)烈，發(fā)育有小型盆地和斷裂谷地，淶源盆地、阜平盆地、東團(tuán)堡盆地、走馬驛盆地均位于中山區(qū)[9]。

低山區(qū)與丘陵區(qū)位于中山區(qū)的南東部[10]，其與平原區(qū)的分界線，基本北起淶水縣縣城、南至曲陽(yáng)縣，包括易縣裴山鎮(zhèn)、徐水縣瀑河鄉(xiāng)、滿城縣神星鎮(zhèn)、順平縣白云鄉(xiāng)、唐縣北店頭鄉(xiāng)、曲陽(yáng)縣孝墓鄉(xiāng)一線北西的區(qū)域；其海拔逐漸降低至100m或數(shù)十米，地形逐漸低緩起伏，向南東逐漸坡展為平原。

山區(qū)主要包括洪積扇頂部至中部地區(qū)，洪積扇地表物質(zhì)主要是第四紀(jì)沖洪積物，另外也有少量殘坡積物分布于扇頂。扇頂至扇緣沉積物粒度變化明顯，一般頂部坡度大、物質(zhì)粗，主要為礫質(zhì)，至中部坡度逐漸變緩，物質(zhì)逐漸變細(xì)，由巨礫至粗礫等逐步過(guò)渡到砂質(zhì)和粘土質(zhì)；同時(shí)，洪積扇上展布若干間歇性河床，且沖溝發(fā)育，切割強(qiáng)烈。由于各地貌部位物質(zhì)粗細(xì)不一，坡度亦有變化，導(dǎo)致水分條件、沉積物質(zhì)發(fā)育亦各異。

（2）平原區(qū)地貌特征

構(gòu)造活動(dòng)，特別是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)，直接控制了保定平原區(qū)地貌格局、水系展布與變遷。保定地區(qū)自北西部山麓與平原區(qū)分界線南東方向一側(cè)逐步坡展為平原，自北、西、南三個(gè)方向，向東部白洋淀傾斜，地面坡降為1‰～4‰。主要成因類型為沖洪積平原，被第四紀(jì)沉積物所覆蓋，厚度一般為數(shù)米至數(shù)百米，個(gè)別地區(qū)可超過(guò)1 000m，第四紀(jì)沉積物成因類型相對(duì)簡(jiǎn)單，相變較平緩，主要為沖洪積、河流沉積等，主要由拒馬河、易水河、漕河、唐河、沙河出口后洪積物堆積而成。

平原區(qū)沉積物質(zhì)組成多為粘性土、粉土、砂粒、粉細(xì)砂，分布規(guī)律從洪積扇前緣地帶到?jīng)_積平原地帶由粗到細(xì)縱向分布。

（3）洼淀區(qū)地貌特征

洼地在保定地區(qū)為白洋淀和周邊低洼易澇區(qū)，海拔7m～10m，是拒馬河、唐河和瀑河、孝義河等河流在沖積扇交匯處的扇緣洼地上匯水形成，現(xiàn)僅在安新縣、雄縣、高陽(yáng)縣以白洋淀為主要存在水域，從北、西、南三面接納拒馬河、九河、潴龍河、孝義河、唐河、漕河、楊村河、瀑河及白溝引河等河流的補(bǔ)給。洼淀區(qū)范圍北起定興縣小朱莊鄉(xiāng)、雄縣北沙口鄉(xiāng)、西至容城縣小里鎮(zhèn)、清苑縣望亭鄉(xiāng)、安新縣蘆莊鄉(xiāng)、南至高陽(yáng)縣西演鎮(zhèn)。

1.2 新近沉積土類型

依據(jù)保定地區(qū)的地貌形態(tài)，可把新近沉積土劃分為3種類型，其各自特征詳見(jiàn)表1。

表1 保定地區(qū)新近沉積土的類型及宏觀特征

圖2 新近沉積地層構(gòu)造及包含物

2 新近沉積土的工程特性

2.1 物理力學(xué)特性

經(jīng)工程實(shí)踐，對(duì)保定地區(qū)新近沉積土的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試、統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知:保定地區(qū)的新近沉積土，其物理力學(xué)性質(zhì)具有一定的差異性，但差異并不是很明顯。按地貌形態(tài)順序劃分的山區(qū)—平原區(qū)—洼淀區(qū)新近沉積土，僅天然含水率、液性指數(shù)等物理力學(xué)指標(biāo)依次增大，工程性能表現(xiàn)為漸差的趨勢(shì)；而其它物理力學(xué)指標(biāo)則未按此順序呈現(xiàn)規(guī)律性變化，天然孔隙比、壓縮系數(shù)按平原區(qū)、洼淀區(qū)、山區(qū)的順序呈增大的趨勢(shì)，工程性能表現(xiàn)為平原區(qū)略好于洼淀區(qū)，洼淀區(qū)略好于山區(qū)的變化規(guī)律；而天然重度、壓縮模量、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)指標(biāo)按平原區(qū)、山區(qū)、洼淀區(qū)的順序呈減小的趨勢(shì)，工程性能表現(xiàn)為平原區(qū)略好于山區(qū)，山區(qū)略好于洼淀區(qū)的變化規(guī)律。綜合各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)綜合分析，保定平原區(qū)新近沉積土的工程性能要略好于山區(qū)，山區(qū)略好于洼淀區(qū)。

表2 保定地區(qū)新近沉積土的物理力學(xué)指標(biāo)

2.2 物理力學(xué)特性的比較與分析

由于全國(guó)各地的新近沉積土所處地貌形態(tài)、沉積環(huán)境、成因等不同，造成統(tǒng)一研究的局限性、困難性，無(wú)法進(jìn)行系統(tǒng)的比較、分析，現(xiàn)僅利用與保定南北相鄰的、在成因及沉積環(huán)境等各方面因素與保定平原區(qū)新近沉積土相類似的石家莊、北京地區(qū)新近沉積土與之相比較。

袁國(guó)茂、孫宏偉等對(duì)北京平原地區(qū)的新近沉積土做過(guò)較多、較系統(tǒng)的研究[13－15]，林宗元主編的《巖土工程勘察設(shè)計(jì)手冊(cè)》[16]中亦提供了石家莊地區(qū)新近沉積土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)。北京與石家莊地區(qū)新近沉積土的物理力學(xué)指標(biāo)的范圍及平均值，詳見(jiàn)表3。

通過(guò)表2與表3中數(shù)據(jù)的對(duì)比，可知保定平原區(qū)與北京地區(qū)的新近沉積土在各項(xiàng)指標(biāo)上相差不大，僅天然含水率、壓縮模量明顯偏低，二者工程地質(zhì)性能相近；而天然孔隙比、壓縮系數(shù)、壓縮模量等各項(xiàng)指標(biāo)，要明顯好于石家莊地區(qū)新近沉積土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，其工程地質(zhì)性能也要好于石家莊地區(qū)的新近沉積土。

2.3 工程處理措施

由于保定地區(qū)山區(qū)、平原區(qū)、洼淀區(qū)的新近沉積土各自具有不同的沉積特征，導(dǎo)致其各自工程性能差異的不同?？傮w而言，新近沉積土厚度不穩(wěn)定、工程性能差等多種因素，均對(duì)工程產(chǎn)生不利的影響。

表3 北京與石家莊地區(qū)新近沉積土的物理力學(xué)指標(biāo)

因而，在不同的地貌、沉積環(huán)境下形成的新近沉積地層上進(jìn)行建筑時(shí)，常常需要對(duì)地基進(jìn)行處理，具體施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)新近沉積地層的地質(zhì)資料、建筑物的層數(shù)、荷載及對(duì)承載力的要求等情況進(jìn)行綜合考慮[17]。

（1）對(duì)于低層建筑物，一般情況下可直接作為持力層使用。

（2）對(duì)于多層建筑物，由于體型簡(jiǎn)單，載荷較小，在新近沉積土厚度不大的情況下，可采用換填的方法，以素土、灰土或砂土進(jìn)行換填，或采用灰土擠密樁、強(qiáng)夯法進(jìn)行夯實(shí)處理。

（3）對(duì)于要求承載力值較高的建筑物地基，不能以新近沉積地層直接作為持力層，可采用鉆孔灌注樁、管樁或CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理，但其樁端均應(yīng)穿過(guò)新近沉積地層，而置于較老、承載力值較高的土層上。

例如某學(xué)校教學(xué)樓工程，地上六層，自然地坪下挖深2.60m，采用條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)落在新近沉積地層上，天然地基土承載力特征值較低，僅為90kPa；而設(shè)計(jì)要求承載力特征值不低于160kPa，同時(shí)消除地基土的不均勻性。依據(jù)工程特點(diǎn)及地質(zhì)條件，經(jīng)計(jì)算與比較，本工程采用夯實(shí)水泥土擠密樁復(fù)合地基進(jìn)行處理，在提高了承載力的同時(shí)，也消除了地基土不均勻性的隱患，不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了良好的地基處理效果，還為建設(shè)方節(jié)約了資金，縮短了工期，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

3 結(jié) 語(yǔ)

保定地區(qū)新近沉積土分為山區(qū)新近沉積土、平原區(qū)新近沉積土、洼淀區(qū)新近沉積土，因地貌差異造成沉積環(huán)境不同，造就其不同的宏觀特征與物理力學(xué)性能，亦導(dǎo)致各自具有不同的工程特性；故而，在實(shí)際工作中，要因地而異，以識(shí)別為前提，進(jìn)而采取相應(yīng)的勘察手段、測(cè)試項(xiàng)目和工程處理措施，更好地為建筑工程服務(wù)。

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